藜麦基因组测序

印加人称之为“母亲谷物”，而剑桥和堪培拉的中产阶级居民则称之为午餐。但是，对许多人来说，藜麦植物——或者它的正确名称是藜麦，它可以忍受极端的盐、干旱和温度，但仍然能生产有营养的种子——可能是未来的生命线。现在，科学家们已经破译了它的基因组，揭示了这种非凡作物的来源，以及它是如何应对如此恶劣的环境的……

考古证据表明，藜麦曾经被广泛种植。在秘鲁的的喀喀湖(Lake Titicaca)周围的高原上，海拔近4公里，气温从零下到38摄氏度不等，这些植物茁壮成长，为该地区前哥伦布时期的居民提供了食物。

但由于西班牙入侵者的回避，藜麦在接下来的几百年里不再流行。最近，在人口增长、严峻的气候变化预测和对粮食安全的担忧加剧的情况下，人们对藜麦的兴趣再次增长。

原因是这种植物具有非凡的适应能力，数千年来，它在地球上一些最恶劣的环境中进化而来。它生长在世界上一些最贫穷、受盐污染的土壤上，能忍受很大范围的湿度和温度。然而，它产生的种子丰富，富含蛋白质，无麸质，血糖指数低。它们的味道也很棒。

缺点是，一些产量更高的藜麦品种会在种子上涂上一层名为皂苷的轻度毒性苦味肥皂化合物，从而阻止捕食者。这些可以被洗掉，但是，在缺水的环境中，这将首先破坏种植植物的目的。此外，一些具有最大环境恢复力特征的植物并不是产量最高的。

这就是植物的基因组序列可以提供帮助的地方。KAUST的植物科学家Mark Tester和他的团队在《自然》杂志上发表了这一研究结果，他们煞费苦心地破译了藜麦及其一些近亲的遗传密码。

这项工作具有挑战性，因为藜麦不像人类一样只有一个基因组，它有两个基因组，分别被称为a和b。这是几百万年前这种植物的两个不同祖先之间杂交事件的结果，就像基因合并一样。拼凑出哪些序列与哪些基因组相匹配，尤其是在DNA信息重复多次的区域，是极其困难的。

现在泰斯特的团队已经做到了这一点，尽管他们正在制作干草，如果不是藜麦，趁着基因的阳光照耀。他们现在知道，藜麦植物的DNA代码中有大约13亿个基因字母，它们拼出了分布在18条染色体上的44,000多个基因。

他们还不知道所有这些基因的作用，但基因组可以作为一个路线图，使植物育种家和其他科学家能够确定负责赋予植物特定性状的关键区域。例如，通过比较在种子中添加或多或少皂苷的植物，他们已经能够挑出负责的遗传区域，从而更容易培育出这种特性。

合著者桑德拉·施莫克尔说:“我们不必等3个月让植物生长，然后再测试种子，我们可以测试植物几天前的少量叶子组织[看看它是否有皂苷基因]。”

同样，该团队生成的基因组序列意味着科学家将能够绘制出许多“标记”，这些标记突出了植物的其他有益特性，如耐盐性和耐温性，因此他们可以在育种和杂交实验中或通过使用转基因技术来选择这些特征。

重要的是，通过研究藜麦是如何做到这一点的，甚至有可能将负责的基因转移到其他关键作物中，以强化水稻、大豆或谷物，尽管这还有一段路要走。“这是一种有趣的可能性，”乔治亚大学的植物科学家安德鲁·帕特森(Andrew Paterson)说，他没有参与这项研究。“但这绝不是小事!”